化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
我國科研團隊成功制備高效率柔性太陽能電池
2025年02月12日 11:16:28
來源：化工儀器網 點擊量：5761
華中科技大學武漢光電國家研究中心邵明教授、張新亮教授團隊成功實現了兼具優異的機械柔韌性和高光電轉換效率的可拉伸太陽能電池，為可穿戴設備提供了理想的供能解決方案。
近年來，隨著互聯網技術和人工智能技術的發展，人們對電子產品的需求日益多樣化。可折疊手機、智能手表、健康監測設備等產品的興起，為眾多用戶提供了更為豐富的智能體驗。然而，盡管前景向好，這些電子產品也面臨著一些實質性挑戰——如何為這些設備提供高效、穩定且持續的供能。
就在近日，華中科技大學武漢光電國家研究中心邵明教授、張新亮教授團隊成功實現了兼具優異的機械柔韌性和高光電轉換效率的可拉伸太陽能電池，為可穿戴設備提供了理想的供能解決方案。相關研究成果發表在《科學》上。
傳統無機太陽能電池(如硅電池)盡管光電轉換效率高，但因其剛性和脆性，難以滿足可穿戴設備、室內光伏等新應用場景的需求。有機太陽能電池(OPV)雖然具有輕、薄特性且具有一定的機械柔韌性，可以實現彎折，但在大尺度的機械形變(如拉伸)條件下，光電性能仍會急劇下降乃至失效。
目前，高效率的有機太陽能電池僅可承受<5%的拉伸形變。如何克服半導體光電性能和機械性能之間普遍存在的相互制約關系，同時獲得高的光電轉換效率和機械拉伸性的柔性光電子器件仍面臨著巨大挑戰。
針對這一挑戰，邵明教授課題組前期對有機半導體的光電性能與力學性能進行深入研究，系統探索了半導體分子結構和薄膜結晶性，電子給體和受體之間相互作用的內在聯系，為理解非晶和多晶半導體中的載流子傳輸提供新的理解。
研究中，該團隊設計了一類全新的小分子受體材料BTP-Si4。與目前廣泛使用的富勒烯和非富勒烯小分子受體不同，該受體材料表現出獨特的“增塑”效應。它能大比例滲入到活性層聚合物給體的非晶區域，增大聚合物鏈段的“自由體積”，利于聚合物鏈段在外界應力作用下滑移并重新取向，并有效降低了整體光活性層薄膜的結晶性，從而大幅提升薄膜的機械拉伸性能。
同時，該受體分子可以通過緊密的3D堆疊保持高效的電荷傳輸，具有高電子遷移率。基于該小分子受體和超高延展性的聚合物給體(PNTB6-Cl)的共混活性層薄膜，團隊成功制備了高效率(光伏轉換效率超過16%)的柔性/可拉伸太陽能電池，器件可承受高達95.5%的極限拉伸形變，遠超此前報道的各類柔性太陽能電池。
值得關注的是，該器件可與人體皮膚完美共形，即使貼附在手指、手腕、膝蓋等大形變的活動關節處，器件仍可正常工作。還可以在室外和室內光照射下為大多數可穿戴電子器件提供足夠的驅動能力。
高效率柔性/可拉伸太陽能電池的研發成功，不僅彰顯了我國在新能源材料研究領域的實力，也為眾多新興電子產品的發展注入了新的活力。未來，隨著技術的進一步優化與應用，更加環保、高效的能源儲存技術有望加速走向現實，為更多領域的可持續發展貢獻更多力量。
素材來源：科技日報
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
生態環境部根據省級生態環境部門報送的試點單位情況，經審核，生態環境部建立了優化廢鉛蓄電池跨省轉移管理試點單位清單（第二批），現予印...2025-04-21 14:47:40
-
水性電池是以水溶液為電解質的電池技術，與傳統的有機電解質電池相比，在安全性、成本及環境友好性上有突出表現，因此成為了近年來研究的熱...2025-04-17 17:23:28
-
原材料資源儲量豐富、成本低廉、供應穩定且環保的優勢，以及技術不斷成熟幫助下，鈉電池的商業化發展較為順利，也順勢成為了未來重要的儲能...2025-04-15 17:12:30
-
瑞典林雪平大學研究人員利用一種創新的流體形態電極，研發出能被塑造成任何形狀的電池，這種電池柔軟且可延展，并且采用的是液態電極，因此...2025-04-15 13:04:01
-
中國科學院青島生物能源與過程研究所科研人員等在高溫鎂金屬電池聚合物電解質研究方面取得進展。2025-04-14 14:12:57
-
4月8日，福建農林大學材料工程學院綠色光電器件與儲能電池團隊青年教師林智超與西安交通大學、河南大學、澳門大學等單位合作，在《自然》...2025-04-11 11:04:46
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
